Cụ thể, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu tác động của một loại enzyme cụ thể - glucose oxidase (GOX) - xuất hiện trong nước bọt của sâu bướm ăn quả cà chua (Helicoverpa zea) đối với khí khổng thực vật và khí thải bảo vệ thực vật, được gọi là chất bay hơi thực vật do động vật ăn cỏ gây ra (HIPV).

“HIPV được cho là giúp bảo vệ thực vật khỏi côn trùng ăn cỏ bằng cách thu hút kẻ thù tự nhiên của những loài ăn cỏ đó và bằng cách cảnh báo các cây lân cận về sự hiện diện của động vật ăn cỏ gần đó” - Felton nói. "Do đó, việc đóng khí khổng có khả năng làm thay đổi các tương tác trong toàn bộ quần xã thực vật."
 
Trong các thí nghiệm của mình, các nhà nghiên cứu đã sử dụng CRISPR / Cas9, một kỹ thuật chỉnh sửa bộ gen, để tạo ra những con sâu bướm thiếu enzyme GOX. Trong các buồng kính riêng biệt có gắn bẫy lọc để thu thập HIPV, họ cho phép những con sâu bướm có enzyme không có chức năng, cùng với những con sâu bướm chưa được điều khiển, ăn cây cà chua, đậu tương và bông trong ba giờ. Để kiểm tra phản ứng của khí khổng đối với GOX, nhóm nghiên cứu đã kiểm tra lá cây dưới kính hiển vi và đo kích thước của các lỗ mở khí khổng. Tiếp theo, họ chiết xuất các hợp chất dễ bay hơi từ các bẫy lọc và sử dụng sắc ký khí, kết hợp với khối phổ, để xác định và định lượng các HIPV.
 
Po-An Lin, một nghiên cứu sinh về côn trùng học tại Penn State và là tác giả chính của bài báo cho biết: “Nghiên cứu này là nghiên cứu đầu tiên sử dụng chỉnh sửa gen qua trung gian CRISPR / Cas9 để nghiên cứu chức năng của enzym nước bọt côn trùng. Qua việc sử dụng các phương pháp tiếp cận dược lý, phân tử và sinh lý học, chúng tôi có thể chứng minh rằng enzyme nước bọt này đóng một vai trò quan trọng trong quá trình đóng khí khổng do côn trùng gây ra và có khả năng làm giảm một số khí thải phòng thủ quan trọng."
 
Thật vậy, nhóm nghiên cứu — bao gồm các chuyên gia về sinh học phân tử, sinh thái hóa học, sinh lý học thực vật và côn trùng học — đã phát hiện ra rằng GOX, do sâu bướm tiết ra trên lá, gây ra sự đóng khí khổng ở cây cà chua trong vòng năm phút và cây đậu tương trong ít nhất 48 tiếng. Họ cũng phát hiện ra rằng GOX ức chế sự phát xạ một số HIPV trong quá trình cho ăn, bao gồm (Z) -3-hexenol, (Z) -jasmone và (Z) -3-hexenyl axetat, là những tín hiệu quan trọng trong không khí trong việc bảo vệ thực vật. Điều thú vị là họ không tìm thấy ảnh hưởng của GOX đối với cây bông, nhóm nghiên cứu cho biết, tác động của GOX đối với độ dẫn của khí khổng là phụ thuộc vào loài.
 
Kết quả của nhóm nghiên cứu xuất hiện trên tạp chí New Phytologist vào ngày 18 tháng 1.
 
Felton cho biết: “Khí khổng là cơ quan quan trọng của thực vật không chỉ phát hiện và phản ứng với các tác nhân gây stress từ môi trường mà còn đóng vai trò trung tâm trong sự phát triển của thực vật. Vì khí khổng đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh nhiệt độ của lá và hàm lượng nước trong lá, phát hiện của chúng tôi cho thấy rằng việc côn trùng kiểm soát việc mở khí khổng có thể tác động đến phản ứng của thực vật đối với nhiệt độ cao xảy ra cùng với biến đổi khí hậu và phản ứng với tình trạng thiếu nước".

Link: https://phys.org/news/2021-02-crisprcas9-mediated-gene-function-insect-salivary.html